4.2 电解池 第2课时 电解池的应用（讲义）化学人教版选择性必修1

本讲义聚焦电解池的应用这一核心知识点，系统梳理氯碱工业、电镀、电解精炼铜、电冶金等内容，构建从电解原理到工业应用的学习支架，帮助学生理解电能与化学能转化及实际生产中的具体应用。 资料以课标为导向，通过实验探究（如氯碱工业装置分析）、随学随练及拓展内容（如电解法治理污染），培养学生科学思维与科学探究能力，题型示例与分层练习助力课中教学实施和课后学生查漏补缺，体现化学学科联系生产生活的科学态度与责任。

第三章 水溶液中的离子反应与平衡 第四章 化学反应与电能 第二节 电解池 第2课时 电解池的应用 课标要点 1．通过对氯碱工业、电镀、电解精炼铜、电冶金等原理的分析，认识电能与化学能之间的能量转化。 2．建立电解应用问题的分析思维模型和电解相关计算的思维模型，加深对电解原理的理解和应用。 学习重难点 重点：重点：理解电解原理以及在生产生活中的应用，电解的有关计算。 难点：理解电解原理及其应用，电极反应式的书写。 知识点 氯碱工业 1．电解饱和食盐水原理的实验探究 (1)实验装置： （2） 原理分析 通电前：溶液中的离子是Na＋、Cl－、H＋、OH－。 通电后： 移向阳极的离子是Cl－、OH－，Cl－比OH－容易失去电子，被氧化成氯气。 移向阴极的离子是Na＋、H＋，H＋比Na＋容易得到电子，被还原成氢气。其中H＋是由水电离产生的。 (3)电极方程式 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑(氧化反应)。 阴极：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－(还原反应)。 总反应：2NaCl＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2NaOH 离子方程式为2Cl－＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2OH－。 2．氯碱工业 工业生产中，电解饱和食盐水的反应在离子交换膜电解槽中进行。 (1)阳离子交换膜电解槽 (2)阳离子交换膜的作用：只允许Na＋等阳离子通过，不允许Cl－、OH－等阴离子及气体分子通过，可以防止阴极产生的氢气与阳极产生的氯气混合发生爆炸，也能避免氯气与阴极产生的氢氧化钠反应而影响氢氧化钠的产量。 3．氯碱工业产品及其应用 (1)氯碱工业产品主要有NaOH、Cl2、H2、盐酸、含氯漂白剂。 (2)电解饱和食盐水为原理的氯碱工业产品在有机合成、造纸、玻璃、肥皂、纺织、印染、农药、金属冶炼等领域中广泛应用。 特别提醒 1．电解饱和食盐水原理装置中交换膜为阳离子交换膜。 2．氯碱工业所用的饱和食盐水需要精制，除去NaCl中混有的Ca2＋、Mg2＋、SO。 随学随练 1．氯碱工业用离子交换膜法电解饱和食盐水，装置示意图如图。下列说法错误的是( ) A．a为阳极，发生氧化反应生成氯气 B．b极的电极反应式为2H2O+2e-=H2↑+2OH- C．电解时，Na+穿过离子交换膜进入阳极室 D．饱和食盐水从c处进入，淡盐水从d处流出 【答案】C 【解析】从图中看出，右侧通入水，故c侧通入饱和食盐水；e出口为氢氧化钠溶液，故b为阴极，钠离子通过离子交换膜移向右侧；a电极为阳极，d出口为淡盐水。A．a为阳极，氯离子失去电子生成氯气，发生氧化反应，A正确；B．b极为阴极，水得电子生成氢气和氢氧根，电极反应为：2H2O+2e-=H2↑+2OH-，B正确；C．电解时，Na+穿过离子交换膜进入阴极室，C错误；D．根据分析，饱和食盐水从c处进入，淡盐水从d处流出，D正确；故选C。 2．氯碱工业中电解饱和食盐水的原理如图所示，下列有关说法不正确的是( ) A．能通过离子交换膜 B．产品溶液从口导出 C．从口补充饱和溶液 D．用盐酸控制阳极区溶液的在2～3，有利于氯气的逸出 【答案】C 【解析】由图可知，与电源正极相连的左侧电极是电解池的阳极，氯离子在阳极发生氧化反应生成氯气，右侧电极为阴极，水分子在阴极得到电子发生还原反应生成氢气和氢氧根离子，则a口补充的是精制饱和食盐水、b口补充的是稀氢氧化钠溶液、c口流出的是浓氢氧化钠溶液、d口流出的是淡盐水，电解时钠离子通过离子交换膜由左侧阳极室移向右侧阴极室。A．由分析可知，电解时钠离子通过离子交换膜由左侧阳极室移向右侧阴极室，故A正确；B．由分析可知，c口流出的是浓氢氧化钠溶液，故B正确；C．由分析可知，b口补充的是稀氢氧化钠溶液，故C错误；D．氯气与水发生反应：Cl2+H2OHCl+HClO，用盐酸控制阳极区溶液的pH在2～3，溶液中氢离子浓度增大，平衡向逆反应方向移动，有利于氯气的逸出，故D正确；故选C。 知识点 电镀 1．概念 应用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的方法 2．装置 3．工作原理 电镀时，一般用含镀层金属阳离子的溶液做电镀液，把待镀的金属制品浸入电镀液中，与直流电源的负极相连，作为阴极；把镀层金属作为阳极，与直流电源的正极相连，通入低压直流电，阳极金属铜溶解，成为铜离子，移向阴极，铜离子在阴极获得电子被还原成金属铜，覆盖在待镀金属表面。 4．电极方程式 阳极(镀层金属)：Cu－2e－===Cu2＋ 阴极(待镀金属)：Cu2＋＋2e－===Cu 特别提醒 1．电镀装置的构成，一般用镀件做阴极，镀层金属做阳极，含有镀层金属离子的盐溶液做电镀液。 2．在反应过程中，电镀液的离子浓度不变。 随学随练 1．若在铜片上镀银，下列叙述正确的是( ) ①将铜片接在电源的正极上 ②将银片接在电源的正极上 ③在铜片上发生的反应是Ag＋＋e-= Ag ④在银片上发生的反应是4OH--4e-= O2↑＋2H2O ⑤需用硫酸铜溶液为电镀液 ⑥需用硝酸银溶液为电镀液 A．①③⑥ B．②③⑥ C．①④⑤ D．②③④⑥ 【答案】B 【解析】根据电镀原理，若在铜片上镀银，铜做电解池的阴极与电源负极相连，电解质溶液中的银离子得到电子发生还原反应生成银，电极反应式为Ag++e-=Ag；银做电解池的阳极和电源正极相连，银失电子发生氧化反应生成银离子，电极反应式为Ag-e-=Ag+；电解质溶液为硝酸银溶液。①将铜片接在电源的负极上，故①错误；②银做电解池的阳极，与电源正极相连，故②正确；③在铜片上，电解质溶液中的Ag+得到电子发生还原反应生成Ag，电极反应式为Ag++e-=Ag，故③正确；④在银片上，Ag失电子发生氧化反应生成Ag+，电极反应式为Ag-e-=Ag+，故④错误；⑤用含有镀层金属的盐溶液作电解质溶液，不能选用硫酸铜溶液为电镀液，故⑤错误；⑥用含有镀层金属的盐溶液作电解质溶液，可以选用硝酸银溶液为电镀液，故⑥正确；综上所述，正确的有②③⑥；故选B。 2．铁制品镀铜的电镀装置如下图所示，下列说法中不正确的是( ) 资料：Cu2++4NH3[Cu(NH3)4]2+ A．铜片接电源的正极 B．电镀过程中SO42-向阳极移动 C．随铜单质析出电解质溶液中c(Cu2+)减小 D．加入氨水后可使铜缓慢析出，镀层更致密 【答案】C 【解析】该图为电解装置，电解时，与外加电源正极相连的为阳极，发生氧化反应，与外接电源负极相连的为阴极，得电子发生还原反应。A．铜片做阳极被腐蚀，连接电源正极，故A正确；B．电镀过程中，阴离子往阳极移动，即SO42-向阳极移动，故B正确；C．铜片做阳极，失去电子生成Cu2+，阴极上铜离子得电子生成Cu，阳极减小质量等于阴极增加的质量，电解质溶液中c(Cu2+)不变，故C错误；D．加入氨水后可发生反应Cu2++4NH3[Cu(NH3)4]2+，使铜缓慢析出，镀层更致密，故D正确；故选C。 知识点 电解精炼铜(重点) 1．概念 利用电解方法提取纯金属的技术。其基本原理是通过电解过程，利用不同元素在阳极溶解或阴极析出难易程度的差异，从而提取纯金属。 2．装置： 3．工作原理 粗铜中往往含有锌、铁、镍、金等多种金属，当含杂质的铜在阳极不断溶解时，位于金属活动性顺序中铜以前的金属杂质如Zn、Fe、Ni等，也会同时失去电子，如Zn-2e-=Zn2+、Fe-2e-=Fe2+、Ni-2e-=Ni2+,但是它们的阳离子比Cu2+难还原，所以Zn2+、Fe2+、Ni2+并不在阴极获得电子析出，而只是留在电解质溶液里。而位于金属活动性顺序中铜之后的金属如银、金等金属杂质，因为银、金的失电子能力比铜弱，难以在阳极失去电子变成阳离子，所以以金属单质的形式沉积在电解槽底部，形成阳极泥(阳极泥可作为提炼金、银等费重金属的原料)。 4．电极方程式 阳极(粗铜)：Cu－2e－===Cu2＋、Zn－2e－===Zn2＋、Fe-2e-=Fe2+、Ni-2e-=Ni2+等 阴极(精铜)：Cu2＋＋2e－===Cu 特别提醒 1．电解精炼铜时，阳极质量减小，阴极质量增加，溶液中的Cu2＋浓度减小。粗铜中不活泼的杂质(金属活动性顺序中位于铜之后的银、金等)，在阳极难以失去电子，当阳极上的铜失去电子变成离子之后，它们以金属单质的形式沉积于电解槽的底部，成为阳极泥。 2．在反应过程中，电镀液的离子浓度变小。 随学随练 1．(2026·广东汕头高二期末)粗铜含锌、铁、镍、银、Pt、金等杂质，工业可用如图原理电解精炼铜，以下说法不正确的是( ) A．阳极材料是粗铜，只发生Cu-2e-=Cu2+ B．阴极材料是精铜，只发生 Cu2++2e-=Cu C．SO42-离子在电解过程中向阳极移动 D．电解质溶液中Cu2+浓度减小，AU、Ag、Pt等金属沉积形成阳极泥 【答案】A 【解析】电解精炼铜的核心原理：粗铜作阳极，纯铜作阴极，含Cu2+的盐溶液作电解质，据此分析。A项，阳极材料为粗铜，但粗铜中含有Zn、Fe、Ni等比铜活泼的杂质，这些活泼杂质也会在阳极失电子发生氧化反应，不只有Cu-2e-=Cu2+，A错误；B项，阴极材料为精铜，溶液中Cu2+的得电子能力强于Zn2+、Fe2+等阳离子，因此阴极只有Cu2+得电子生成Cu，只发生反应 Cu2++2e-=Cu，B正确；C项，电解池中阴离子向阳极移动，SO42-为阴离子，因此电解过程中向阳极移动，C正确；D项，阳极有多种活泼杂质失电子，阴极只有Cu2+得电子，因此电解质溶液中Cu2+总浓度会减小；活泼性弱于铜的AU、Ag、Pt不会失电子溶解，会沉积在阳极形成阳极泥，D正确；故选A。 2．粗铜中含有锌、铁、金、银等杂质，通过电解法将其精炼，下列说法不正确的是( ) A．粗铜与电源的正极相连发生氧化反应：Cu-2e－= Cu2+ B．精铜作为阴极材料，不参与电极反应，电解过程中逐渐变粗 C．用CuSO4作电解质溶液，电解过程中CuSO4溶液浓度略减小 D．锌、铁、金、银等杂质沉积在阳极周围，成为阳极泥 【答案】D 【解析】电解法精炼粗铜时，阴极(纯铜)的电极反应式：Cu2++2e－=Cu(还原反应)，含有其他活泼金属原子放电，阳极(粗铜)的电极反应式：Cu-2e－=Cu2+(氧化反应)，相对不活泼的金属以单质的形式沉积在电解槽底部，形成阳极泥。A项，粗铜与电源的正极相连发生失电子的氧化反应：Cu-2e－= Cu2+，故A正确；B项，铜作为阴极材料，不参与电极反应，电极反应式：Cu2++2e－=Cu(还原反应)，电解过程中不断生成铜，使材料逐渐变粗，故B正确；C项，根据上述分析可知，用CuSO4作电解质溶液，电解过程中会形成阳极泥，根据电子转移数守恒可知，消耗的铜离子会略大于生成的铜离子，即CuSO4溶液浓度略减小，故C正确；D项，相对不活泼的金属以单质的形式沉积在电解槽底部，形成阳极泥，如金、银等金属杂质，但锌、铁会以离子形式存在于溶液中，故D错误；故选D。 知识点 电冶金 K、Ca、Na、Mg、Al等活泼金属，很难用还原剂从它们的化合物中还原得到单质，因此必须通过电解熔融的化合物的方法得到。 电解冶炼 冶炼钠 冶炼镁 冶炼铝 电极反应 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑ 阴极：2Na＋＋2e－===2Na 阳极：2Cl－2e－===Cl2↑ 阴极：Mg2＋＋2e－===Mg 阳极：6O2－－12e－===3O2↑ 阴极：4Al3＋＋12e－===4Al 总反应 2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑ MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑ 2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑ 特别提醒 电解熔融MgCl2冶炼镁，而不能电解MgO冶炼镁，是因为MgO的熔点很高；电解熔融Al2O3冶炼铝，而不能电解AlCl3冶炼铝，是因为AlCl3是共价化合物，其熔融态不导电。 随学随练 1．在冶金工业中，常用电解法得到钠、镁、铝等金属，其原因是(　　) A．都是轻金属 B．都是活泼金属 C．成本低廉 D．这些金属的化合物熔点较低 【答案】B 【解析】金属冶炼方法的选取主要依据是金属的活动性强弱，不活泼的金属可以用热分解法制备，如加热氧化汞；比较活泼的金属用热还原法制备，如用焦炭炼铁；活泼的金属离子很难被其他还原剂还原，只能用电解法制备。由于钠、镁、铝是活泼金属，所以只能用电解法。 2．21世纪是钛的世纪，在800～1 000 ℃时电解TiO2可制得钛，装置如图所示，下列叙述正确的是(　　) A．a为电源的正极 B．石墨电极上发生还原反应 C．阴极发生的反应为TiO2＋4e－===Ti＋2O2－ D．每生成0.1 mol Ti，转移0.2 mol电子 【答案】C 【解析】由O2－的移动方向可知，b为电源正极，A错误；石墨电极作阳极，发生氧化反应，B错误；每生成0.1 mol Ti，转移电子0.4 mol，D错误。 拓展 原电池、电解池、电镀池的比较 活学活用 1．下列图示中关于铜电极的连接错误的是( ) A．铜锌原电池 B．电解精炼铜 C．在镀件上镀铜 D．电解氯化铜溶液 【答案】C 【解析】A．锌、铜、稀硫酸原电池中，锌作负极，铜作正极，A正确；B．电解精炼铜时，粗铜作阳极，与电源正极相连，精铜作阴极，与电源负极相连，B正确； C．在镀件上镀铜时，镀件作阴极，与电源负极相连，镀层金属铜作阳极，与电源正极相连，C错误；D．电解氯化铜溶液时，铜电极不参予电极反应，则铜作阴极，与电源负极相连，D正确；故选C。 2．关于如图所示各装置的叙述中，正确的是( ) A．图1是原电池，总反应是：Cu＋2Fe3＋=Cu2＋＋2Fe2＋ B．图2通电一段时间后石墨I电极附近溶液红褐色加深(已知氢氧化铁胶粒带正电荷) C．若用图3精炼铜，则d极为纯铜，电子迁移方向为b→d→c→a D．若用图4电镀，M为CuSO4溶液，可以实现在铁上镀铜 【答案】D 【解析】A．根据形成原电池装置条件，图1为原电池装置，因为Fe比Cu活泼，且Fe能与Fe3+发生氧化还原反应，因此Fe作负极，总反应为Fe+2Fe3+=3Fe2+，故A错误；B．氢氧化铁胶粒带正电荷，通电后向阴极移动，即向石墨Ⅱ电极移动，该电极附近溶液红褐色加深，故B错误；C．根据图3电流方向，a为正极，b为负极，依据原电池工作原理，电子不通过电解质溶液，电子迁移方向是b→d，c→a，精炼铜时，纯铜作阴极，粗铜作阳极，即d电极为纯铜，故C错误；D．电镀过程中，待镀金属作阴极，根据图4可知，铁作阴极，电解质溶液为硫酸铜溶液，根据原电池工作原理，阴极反应式为Cu2++2e-=Cu，可以实现在铁上镀铜，故D正确；故选D。 3．关于如图所示装置的叙述正确的是( ) A．甲乙装置中的锌片都作负极 B．甲乙装置中的溶液内的 H+在铜片上被还原 C．甲乙装置中锌片上发生的反应都是还原反应 D．甲装置中铜片上有气泡生成，乙装置中的铜片质量减小 【答案】D 【解析】A. 乙为电解池装置，Zn为阴极，故A错误；B. 乙为电解池装置，Cu为阳极，Cu被氧化，H+在锌片上被还原，故B错误；C. 甲为原电池，Zn为负极，发生氧化反应，故C错误；D. 甲装置中Cu为正极，氢离子在铜片上得到电子被还原生成氢气，乙装置中Cu为阳极，发生氧化反应，铜片质量减小，故D正确；故选D。 拓展 利用电解原理进行物质的制备、分离和提纯以及污染的治理 1．物质的制备(电解合成) (1)氯碱工业(制备Cl₂、H₂、NaOH) (2)电解熔融氯化钠制备金属钠 (3)电解熔融氧化铝制备金属铝* 2．物质的分离与提纯 (1)电解精炼铜 (2)海水淡化 3．污染的治理(电解法处理废水) (1)含氰废水处理 原理：阳极氧化CN⁻为CO₂和N₂ (2)重金属离子回收(如Cu²⁺、Cr⁶⁺) 阴极还原： Cr₂O₇²⁻ + 14H⁺ + 6e⁻ = 2Cr³⁺ + 7H₂O(还原为低毒性Cr³⁺) Cu²⁺ + 2e⁻ = Cu(沉积回收金属) 阳极氧化：降解有机物或产生Cl₂辅助消毒。 (3)有机废水处理 电化学氧化：阳极直接氧化有机物，或产生强氧化剂。 4．关键注意事项 (1)电极材料选择 惰性电极(石墨、铂)：用于离子放电。 活性电极(Cu、Ag)：参与反应(精炼、电镀)。 (2)离子交换膜作用： 防止产物混合(如氯碱工业中阻止Cl₂与NaOH反应)。 (3)能耗控制： 降低槽电压、提高电流效率(如加入Na₃AlF₆降低Al₂O₃熔点)。 (4)安全与环保： 处理含氯废气(用NaOH吸收)； 避免阳极产生有毒物质(如Cr⁶⁺需完全还原)。 活学活用 1．电解法制备Na2FeO4的工作原理如图所示。下列说法正确的是( ) A．M为电源的负极 B．阳极上的电极反应式为Fe-6e-+4H2O=FeO42-+8H+ C．阴离子交换膜应能允许OH-通过而能阻止FeO42-的扩散 D．理论上每转移0.1mole-，阴极上会产生1.12L气体 【答案】C 【解析】电解法制备Na2FeO4的工作原理如图所示，Fe为电解池的阳极，M为电源的正极，电极反应式为Fe-6e-+8OH-=FeO42-+4H2O，Pt为电解池的阴极，N为电源的负极，电极反应：2H2O+2e-=H2↑+2OH-，阴离子交换膜能允许OH-通过而能阻止FeO42-的扩散。A．由分析可知，M为电源的正极，A错误；B．由分析可知，阳极上的电极反应式为Fe-6e-+8OH-=FeO42-+4H2O，B错误；C．由分析可知，负极生成氢氧根，正极需要氢氧根作为反应物，故阴离子交换膜能允许OH-通过而能阻止FeO42-的扩散，C正确；D．由分析可知，阴极电极反应为：2H2O+2e-=H2↑+2OH-，根据电子守恒可知，理论上每转移0.1mol e-，阴极上会产生标准状况下0.05molH2即0.05mol×22．4L/mol=1．12L气体，但是题干中没有标明气体状态，D错误。 2．(2026·浙江省金丽衢十二校高三一模)用如图所示的新型电池可以处理含CN-的碱性废水，同时可以淡化海水(主要成分为NaCl，含有Na2SO4等杂质)。下列说法不正确的是( ) A．交换膜II为阳离子交换膜 B．电池工作一段时间后，右室溶液的pH增大 C．a极电极反应式：2CN-+6H2O-10e-=2CO32-+N2↑＋12H+ D．若除去废水中52 gCN-，可同时除去海水中NaCl的质量小于585 g 【答案】C 【解析】由图可知，a电极CN-在碱性条件下失去电子生成氮气和碳酸根离子，电极反应为2CN-+12OH--10e-=2CO32-+N2↑＋6H2O，a为负极，则b为正极，电极反应为：2H＋＋2e-=H2↑。A项，a极电极反应式：2CN-+12OH--10e-=2CO32-+N2↑＋6H2O，a电极附近负电荷减少，则阴离子通过交换膜Ⅰ向左移动，b为正极，电极反应为：2H＋＋2e-=H2↑，b电极附近正电荷减少，则阳离子通过交换膜Ⅱ向右移动，则交换膜Ⅰ为阴离子交换膜，交换膜Ⅱ为阳离子交换膜，A正确；B项，由分析可知，b为正极，电极反应为：2H＋＋2e-=H2↑，氢离子浓度减小，pH增大，B正确；C项，由分析可知，a极电极反应式：2CN-+12OH--10e-=2CO32-+N2↑＋6H2O，C错误；D项，52gCN-的物质的量为2 mol，消耗2 mol CN-时转移10 mol电子，因含有Na2SO4，故处理的NaCl的物质的量小于10 mol，NaCl的质量小于585 g，D正确；故选C。 3．工业废气、汽车尾气排放出的SO2、NOx等，是形成雾霾的重要因素。霾是由空气中的灰尘、硫酸、硝酸、有机碳氢化合物等粒子形成的烟雾。烟气中的SO2可以用NaOH溶液吸收，将所得的Na2SO3溶液进行电解，可循环再生NaOH，同时得到H2SO4，其原理如下图所示。(电极材料为石墨) (1)用NaOH溶液吸收SO2发生的主要反应的离子方程式为 。 (2)图中，交换膜I应为 (填“阳离子”或“阴离子”)交换膜。 (3)当有1mol Na＋通过阳离子交换膜时，a极生成气体 L(标准状况)。 (4)SO32-放电的电极反应式为 。 (5)通电开始后，阴极附近溶液pH会增大，请简述原因： 。 【答案】(1)SO2＋2OH－=SO32-＋H2O (2)阳离子 (3)11.2 (4)SO32-－2e－＋H2O=SO42-＋2H＋ (5)H＋放电促进水的电离，使OH－浓度增大 【解析】(1)NaOH溶液吸收SO2发生的主要反应为2NaOH+SO2=Na2SO3+H2O，离子方程式为：SO2＋2OH－=SO32-＋H2O； (2)由上述分析可知，交换膜I为阳离子交换膜； (3)当有1mol Na＋通过阳离子交换膜时，电解池中有1mol电子转移，根据a极电极反应式2H2O+2e-=H2↑+2OH-可知，将生产0.5molH2，在标准状况下体积为0.5mol×22.4L/mol=11．2L； (4)SO32-发生氧化反应生成SO42-，电极反应式为SO32-－2e－＋H2O=SO42-＋2H＋； (5)通电后，阴极电极反应式为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，其本质是水电离出的H+放电，电解过程中促进水的电离，使阴极负极溶液OH－浓度增大，从而使溶液pH增大。 题型 氯碱工业 ▌例1 (2026·四川眉山高二期末)氯碱工业是高耗能产业，一种将电解池与燃料电池相组合的新工艺节能超过30%。在这种工艺设计中，相关物料的传输与转化如图所示，其中的电极未标出，所用的离子交换膜都只允许阳离子通过，下列说法错误的是( ) A．X、Y分别为Cl2、H2 B．燃料电池B中负极的电极反应式为：H2－2e-＋2OH-=2H2O C．a% >b% D．每产生标准状况下22.4 L X气体，理论上消耗0.5molO2 【答案】C 【解析】A项，电解饱和食盐水，阳极上Cl-失去电子变为Cl2，阴极上水电离产生的H+得到电子变为H2，同时在阴极附近产生NaOH，反应产生的H2可作为燃料电池的原料，故X是Cl2，Y是H2，A正确； B项，在燃料电池中，通入燃料H2的电极为负极，H2失去电子变为H+，H+再与溶液中的OH-结合形成H2O，故燃料电池中负极的电极反应式为 H2－2e-＋2OH-=2H2O，B正确；C项，在燃料电池B中，正极区通入空气，发生反应生成氢氧根离子；同时，为了维持电荷平衡，负极区的钠离子会通过阳离子交换膜迁移至正极区，这导致正极区(即流出b%溶液的一侧)的NaOH物质的量增加，浓度升高，因此应该是b% >a%，C错误；D项，根据电子转移守恒，X气体为Cl2，标况下 22.4 L ，生成 1 molCl2转移 2 mol 电子，在燃料电池中，消耗 1 molO2需要转移 4 mol 电子，因此转移 2 mol 电子理论上消耗的O2为 ，D正确；故选C。 解题贴士 氯碱工业应使用阳离子交换膜。阳离子交换膜只允许阳离子(Na＋)通过，而阻止阴离子(Cl－、OH－)和气体分子(Cl2)通过，这样既能防止H2和Cl2混合发生爆炸，又能避免Cl2和NaOH溶液反应生成NaClO而影响烧碱的质量；氯碱工业所用的饱和食盐水需要精制，除去NaCl中混有的Ca2＋、Mg2＋、SO。 ▌对点练1-1 氯碱工业用离子交换膜法电解饱和食盐水，装置示意图如图。下列说法错误的是( ) A．a为阳极，发生氧化反应生成氯气 B．b极的电极反应式为2H2O+2e-=H2↑+2OH- C．电解时，Na+穿过离子交换膜进入阴极室 D．饱和食盐水从c处进入，淡盐水从e处流出 【答案】D 【解析】A项，a和电源的正极相连，为阳极，溶液中的Cl-在阳极失去电子发生氧化反应生成氯气，故A正确；B项，b为阴极，溶液中水电离出来的H+得到电子生成氢气，电极反应式为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，故B正确；C项，离子交换膜为阳离子交换膜，电解时，阳离子移向阴极，所以Na+穿过离子交换膜进入阴极室，故C正确；D项，由于溶液中的Cl-在阳极放电，所以饱和食盐水从c处进入阳极室，Cl-放电生成氯气逸出，Na+穿过离子交换膜进入阴极室，所以淡盐水从d处流出，故D错误；故选D。 ▌对点练1-2 氯碱工业的原理如图所示，下列说法中不正确的是( ) A．电极a接电源的正极 B．电极b上电极反应为：2H2O+2e-=H2↑+2OH- C．Na+透过阳离子交换膜由左向右移动 D．总离子反应为：2Cl-+2H+H2↑+Cl2↑ 【答案】D 【解析】电解饱和食盐水，连接正极的阳极上氯离子失电子产生氯气，故电极a为阳极，连接电源的正极；连接负极的阴极上水得电子产生氢气和氢氧根，故电极b为阴极，连接电源的负极。A．根据分析可知，电极a接电源的正极，选项A正确；B．电极b为阴极，电极上水电离产生的氢离子得电子产生氢气，电极反应为：2H2O+2e-=H2↑+2OH-，选项B正确；C．电解池中阳离子定向移动到阴极，故Na+透过阳离子交换膜由左向右移动，选项C正确；D．氯碱工业为电解饱食盐水生成氢氧化钠、氢气和氯气，总反应为：2Cl-+2H2OH2↑+Cl2↑+2OH-，选项D错误；故选D。 题型 电镀与电解精炼铜 ▌例2 电解的应用比较广泛。根据下列电解的应用，回答问题： (1)如图为电解精炼银的示意图，________(填“a”或“b”)极为含有杂质的粗银，若b极有少量红棕色气体生成，则生成该气体的电极反应式为_______________________。 (2)以铝材为阳极，在H2SO4溶液中电解，铝材表面形成氧化膜，阳极电极反应式为_______________。 (3)若想在铁上镀铝，则铁应该作 极。 ①若用AlCl3水溶液作电解液， (“能”或“不能”)实现铁上镀铝？为什么 。 ②离子液体是一种室温熔融盐，为非水体系。由有机阳离子、Al2Cl和AlCl组成的离子液体作电解液时，可在钢制品上电镀铝。已知电镀过程中不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应，阴极电极反应式________________________，阳极电极反应式为 。 【答案】(1)a　NO＋2H＋＋e－===NO2↑＋H2O (2)2Al－6e－＋3H2O===Al2O3＋6H＋ (3)阴 ①不能 Al3＋在水溶液中不放电 ②4Al2Cl＋3e－===Al＋7AlCl Al +7 AlCl4――3e－＝4Al2Cl7― 【解析】(1)电解精炼银与电解精炼铜原理相似。电解精炼银装置中，含有杂质的粗银作阳极，电解池的阳极与电源的正极相连，则该装置中a极为含有杂质的粗银。该电解池的b极为阴极，阴极上有红棕色气体生成，可知NO被还原为NO2，电极反应式为NO＋2H＋＋e－===NO2↑＋H2O。 (2)铝材表面形成氧化膜为Al2O3，阳极电极反应式为2Al－6e－＋3H2O===Al2O3＋6H＋； (3)在铁上镀铝，故铁应作阴极，铝作阳极；①在水溶液中，Al3＋在水溶液中不放电，得电子能力：H＋>Al3＋，故阴极上发生的反应是2H＋＋2e－===H2↑；②因为电镀过程中“不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应”，Al元素在熔融盐中以Al2Cl和AlCl形式存在，则阴极的反应是4Al2Cl＋3e－===Al＋7AlCl，阳极的反应为Al +7 AlCl4――3e－＝4Al2Cl7―。 解题贴士 1．电镀时，阳极(镀层金属)失去电子的数目与阴极镀层金属离子得到电子的数目相等，因此电镀液中电解质的浓度保持不变。 2．电解精炼铜，粗铜中含有的Zn、Fe、Ni等活泼金属失去电子，变成金属阳离子进入溶液，其他活泼性弱于铜的杂质以阳极泥的形式沉积。电解过程中电解质溶液中的Cu2＋浓度会逐渐减小。 ▌对点练2-1 火法炼铜得到的粗铜中含多种杂质(如锌、金和银等)，其性能远不能达到电气工业的要求，工业上常使用电解精炼法将粗铜提纯。在电解精炼时(　　) A．粗铜接电源负极 B．纯铜作阳极 C．杂质都将以单质形式沉积到池底 D．纯铜片增重2.56 g，电路中通过电子为0.08 mol 【答案】D 【解析】电解精炼铜时，用粗铜作阳极，用纯铜作阴极，所以A、B不正确；锌比铜活泼，失电子变成锌离子进入溶液中，金、银不活泼，以单质形式沉积到池底，C不正确；n(e－)＝×2＝0.08 mol，D正确。 ▌对点练2-2 金属镍有广泛的用途。粗镍中含有少量铁、锌、铜、铂等杂质，可用电解法制备高纯度的镍，下列叙述正确的是(已知：氧化性：Fe2＋<Ni2＋<Cu2＋)(　　) A．阳极发生还原反应，其电极反应式：Ni2＋＋2e－===Ni B．电解过程中，阳极质量的减少与阴极质量的增加相等 C．电解后，溶液中存在的金属阳离子只有Fe2＋和Zn2＋ D．电解后，电解槽底部的阳极泥中有铜和铂，没有锌、铁、镍 【答案】D 【解析】电解精炼镍时，粗镍作阳极，纯镍作阴极，电解质溶液中含有Ni2＋，则阳极发生氧化反应，电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋，Fe－2e－===Fe2＋，Ni－2e－===Ni2＋，阴极电极反应式为Ni2＋＋2e－===Ni，因此，电解过程中阳极减少的质量不等于阴极增加的质量，电解后，溶液中存在的金属阳离子有Fe2＋、Ni2＋、Zn2＋，电解槽底部的阳极泥中只有铜和铂，没有锌、铁、镍。 基础通关 1．海水提镁的最后一步是将氯化镁电解获取金属镁，下列有关该电解过程的叙述中，正确的是(　　) A．两个电极必须都用惰性电极 B．阳极可以用金属电极，阴极必须是惰性电极 C．电解熔融状态的氯化镁 D．电解氯化镁的水溶液 【答案】C 【解析】电解MgCl2获取金属镁，也就是说镁离子需要得电子，如果在水溶液中，水电离的氢离子会优先得电子，因此只能在熔融状态下进行。在阴极发生的是镁离子得到电子的反应，对电极材料没有要求，在阳极上发生失电子的反应，如果使用活性电极时会失电子，所以阳极必须用惰性电极。 2．关于镀铜和电解精炼铜，下列说法中正确的是(　　) A．都用粗铜作阳极、纯铜作阴极 B．电解液的成分都保持不变 C．阳极反应都只有Cu－2e－===Cu2＋ D．阴极反应都只有Cu2＋＋2e－===Cu 【答案】D 【解析】A项，电镀时镀件作阴极；B项，电解精炼铜时电解液成分改变；C项，电解精炼铜时，杂质若有比铜活泼的金属(如锌)，则还会发生Zn－2e－===Zn2＋的反应。 3．欲在金属表面镀银，应把镀件挂在电镀池的阴极。下列各组中，选用的阳极金属和电镀液均正确的是(　　) A．Ag和AgCl溶液 B．Ag和AgNO3溶液 C．Pt和Ag2CO3溶液 D．Pt和Ag2SO4溶液 【答案】B 【解析】电镀槽中，要求镀件作阴极，可用镀层金属作阳极，利用阳极溶解提供镀层金属，也可用惰性电极材料作阳极，镀层金属则由电镀液提供；电镀液通常采用含有镀层金属离子的盐溶液，由于A、C、D中AgCl、Ag2CO3和Ag2SO4均为沉淀，只有B符合要求。 4．利用如图所示装置可以在铜牌表面电镀一层银。下列有关说法正确的是(　　) A．通电后，Ag＋向阳极移动 B．银片与电源负极相连 C．该电解池的阴极反应可表示为Ag＋＋e－===Ag D．当电镀一段时间后，将电源反接，铜牌可恢复如初 【答案】C 【解析】铜牌上镀银，银片为阳极，Ag＋向阴极移动，阴极反应为Ag＋＋e－===Ag。由于实验中镀层不可能非常均匀致密，所以将电源反接，阳极上Cu、Ag均会溶解，铜牌不可能恢复如初。 5．利用电解法可将含有Fe、Zn、Ag、Pt等杂质的粗铜提纯，下列叙述正确的是(　　) A．电解时以纯铜作阳极 B．电解时阴极发生氧化反应 C．粗铜连接电源负极，其电极反应式是Cu－2e－===Cu2＋ D．电解后，电解槽底部会形成含少量Ag、Pt等金属的阳极泥 【答案】D 【解析】电解精炼铜时，粗铜应作阳极，纯铜作阴极，故A错误；阳极与电池的正极相连，发生氧化反应，阴极与电池的负极相连，发生还原反应，故B错误；粗铜连接电源的正极，发生氧化反应，故C错误；金属的活动性顺序为Zn>Fe>Cu>Ag>Pt，因此Ag、Pt不会放电，以单质形式在阳极附近沉积下来，故D正确。 6．用含少量银和锌的粗铜作阳极，纯铜片作阴极，CuSO4溶液作电解液，电解一段时间后，阳极质量减少了x g，则下列说法错误的是 (　　) A．两极得失电子相等 B．阳极溶解的金属的物质的量之和等于析出的铜的物质的量 C．阴极质量增加b g，b<x D．阳极质量减少的x g为锌和铜的质量 【答案】D 【解析】由于粗铜中含有Zn和Ag，在电解过程中阳极先是锌失去电子，然后是铜失去电子，Ag落入阳极泥；而阴极一直是铜析出。在电解过程中，两极得失电子相等，所以溶解的锌和铜的物质的量之和等于析出的铜的物质的量，A、B正确，但由于M(Zn)>M(Cu)，且还有一部分Ag要落入阳极泥，所以阳极减少的金属的质量大于阴极析出铜的质量，即b<x，C项正确，D项错误。 7．电解法将粗Cu(含Zn、Fe、Ag、Pt等杂质)精炼纯Cu的装置图如下所示，下列叙述中错误的是( ) A．a是粗Cu，作阳极，发生氧化反应 B．电解时，b极上的电极反应为 C．电解时，外电路每通过0.2 mol电子，阳极上减小的Cu为6.4 g D．电解后，电解槽底部的阳极泥中含有少量Ag、Pt等金属 【答案】C 【解析】A．电解精炼粗铜时，粗铜作阳极、纯铜作阴极，即a是粗Cu，作阳极，发生氧化反应，A正确；B．精铜连接电源的负极，阴极发生还原反应，b极上的电极反应为：Cu2++2e- = Cu，B正确；C．粗铜作阳极，阳极连接原电池正极，铜、铁、锌等失电子发生氧化反应，阳极反应式为：Cu-2e-=Cu2+，Fe-2e-=Fe2+，Zn-2e-=Zn2+，故电解时，外电路每通过0.2 mol电子，阳极上减小的Cu的质量小于6.4 g，C错误；D．电解后，电解槽底部会形成含有少量Ag、Pt等金属的阳极泥，D正确；故选C。 8．如图是工业电解饱和食盐水的装置示意图，下列有关说法中不正确的是(　　) A．装置中出口①处的物质是氯气，出口②处的物质是氢气 B．该离子交换膜只能让阳离子通过，不能让阴离子通过 C．装置中发生反应的离子方程式为Cl－＋2H＋Cl2↑＋H2↑ D．该装置是将电能转化为化学能 【答案】C 【解析】由图看出①处为电解池阳极产生氯气，②处为电解池阴极产生氢气，A对；该离子交换膜只能让阳离子通过，不能让阴离子通过，能防止氯气与碱反应，且在阴极区得到浓度较高的烧碱溶液，B对；电解饱和食盐水有烧碱生成且H2O应写化学式，C错；电解装置是将电能转化为化学能的装置，D对。 9．如图甲为锌铜原电池装置，乙为电解熔融氯化钠装置。则下列说法正确的是(　　) A．甲装置中锌为负极，发生还原反应，铜为正极，发生氧化反应 B．甲装置盐桥的作用是使反应过程中ZnSO4溶液和CuSO4溶液保持电中性 C．乙装置中铁极的电极反应式为2Na－2e－===2Na＋ D．乙装置中B是氯气出口，A是钠出口 【答案】B 【解析】甲装置为原电池，Zn为负极，发生氧化反应，Cu为正极，发生还原反应，A错误；乙装置中铁为阴极，反应式为2Na＋＋2e－===2Na，石墨为阳极，反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，A是Cl2出口，B是Na出口，C、D错误。故选B。 10．模拟铁制品镀铜的装置如图，下列说法正确的是( ) A．a电极为铁制品 B．可用CuSO4溶液作电镀液 C．b电极上发生氧化反应 D．电镀过程中，理论上溶液中Cu2+浓度不断减小 【答案】B 【解析】A．由图示分析可知：该装置为电解池。a为阳极发生氧化反应，b为阴极发生还原反应，所以a电极为铜，b电极为铁制品，故A错；B．为减少副反应发生的同时增加电镀液的导电性，所以应选CuSO4溶液作电镀液，故选B；C．由A分析可知b电极为阴极，Cu2+在b电极上得到电子发生还原反应，故C错；D．Cu2+在阴极(b电极)得到电子被还原为Cu，Cu在阳极(a电极)被氧化为Cu2+，根据得失电子守恒可知，理论上溶液中Cu2+浓不变，故D错。故选B。 11．有关电解池的应用，下列叙述错误的是( ) A．使用阳离子交换膜工业电解饱和食盐水时，阴极区获得烧碱溶液和氧气 B．电解精炼铜时外电路通过2mole-，阳极质量减少64g C．以硫酸铜溶液为电镀液，在铁件上镀铜的过程中，硫酸铜溶液的浓度保持不变 D．工业上用石墨电极电解熔融Al2O3 冶炼铝时，阳极因被氧气氧化需定期更换 【答案】B 【解析】A．工业电解饱和食盐水，阴极上H2O得电子生成氢气和OH-，因此阴极区获得烧碱溶液和氢气，A正确； B．电解精炼铜时外电路通过2mol电子，则阴极上生成1mol铜，阳极上为粗铜，除了铜还有其它金属失电子，转移2mol电子并不是消耗1mol铜，阳极质量减少量不是64g，B错误；C．以硫酸铜溶液为电镀液，在铁件上镀铜的过程中，阳极铜溶解、阴极铜析出，硫酸铜溶液的浓度保持不变，C正确；D．工业上用石墨电极电解熔融Al2O3冶炼铝时，阳极上生成氧气，石墨高温下容易被氧气氧化因此需定期更换，D正确；故选B。 12．电解原理具有广泛的应用。下列装置不正确的是( ) A．用装置甲制取和溶液 B．用装置乙在金属制品表面镀银 C．用装置丙电解精炼粗铜 D．用装置丁制取 【答案】A 【解析】A．电解饱和NaCl溶液，饱和NaCl溶液应从阳极进入，氯气在阳极产生，且应选用阳离子交换膜，A项错误；B．在金属制品表面镀银，Ag作阳极，与电源正极相连，金属制品作阴极，与电源负极相连，B项正确；C．粗铜精炼时，粗铜作阳极，与电源正极相连，精铜作阴极，与电源负极相连，C项正确；D．制取金属钠，用惰性电极电解熔融的氯化钠，D项正确；故选A。 13．模拟工业上电解法制备烧碱的原理，设计的电解装置如图所示。下列说法正确的是( ) A．用湿润的KI淀粉试纸可检验阴极产物 B．离子交换膜可以避免氯气与碱反应 C．阳极反应式为2H2O+2e-=H2↑+2OH- D．生成22.4LH2理论上有2molNa+迁移 【答案】B 【解析】A．电解池中，阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应，阴极上产生氢气，阳极上产生氯气，用KI淀粉试纸可检验阳极产物，A项错误；B．离子交换膜将氢氧化钠溶液与氯气隔开，避免氯气与氢氧化钠溶液反应，B项正确；C．阳极反应式为2Cl--2e-=Cl2↑，C项错误；D．没有标明标准状况，无法计算，D项错误；故选B。 14．如图所示，甲、乙为相互串联的两个电解池。 (1)甲池若为用电解原理精炼铜的装置，则A极为________极，电极材料是________________，电极反应式为________，电解质溶液可以是_________________________________________。 (2)乙池中铁极的电极反应为__________________。 (3)若将乙池中的石墨电极改为银电极，则乙池为______________装置，电解一段时间后，溶液的浓度______________。 【答案】(1)阴　纯铜　Cu2＋＋2e－===Cu　CuSO4溶液(合理即可)　(2)Ag＋＋e－===Ag　(3)电镀　不变 【解析】(1)由题图可知，甲池中A极为阴极，B极为阳极，在电解精炼铜时，粗铜作阳极，纯铜作阴极，故A为纯铜，电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu。电解质溶液应为含有Cu2＋的盐溶液，如CuSO4溶液等。(2)由题图可知，乙池中铁极作阴极，石墨作阳极，故铁极的电极反应式为Ag＋＋e－===Ag。(3)若将乙池中的石墨电极改为银电极，则乙池为电镀池，电镀过程中电解质溶液的浓度不变。 15．工业电解饱和食盐水制烧碱时须阻止OH－移向阳极，目前采用阳离子交换膜将两极溶液分开(如图)(F处加少量NaOH以增加溶液导电性)。 (1)C、D分别是直流电源的两电极，C是电源________极，D是电源________极。 (2)电解一段时间后，________由A口导出，________由B口导出。阴极附近碱性增强的原因是(用电离方程式及电极反应式表示)____________________________________________。 (3)若不采用阳离子交换膜，OH－向阳极移动，发生的反应可用离子方程式表示为___________ ______________________________________________________________________________。 【答案】(1)负　正 (2)Cl2　H2　H2OH＋＋OH－、2H＋＋2e－===H2↑ (3)Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O 【解析】(1)阳离子向阴极方向移动，由Na＋移动方向知右侧电极为阴极，C、D分别是直流电源的两电极，故C是电源负极，D是电源正极。 (2)电解一段时间后，左侧电极产生Cl2，右侧电极电解水电离出的H＋产生H2和NaOH，因此由电解池图可知Cl2从A口导出，H2从B口导出，由于阴极附近发生的是电解水的反应，产生的H＋不断形成氢气析出，导致溶液中OH－浓度增大，碱性增强，用电离方程式及电极反应式表示为H2OH＋＋OH－、2H＋＋2e－===H2↑。 (3)若不采用阳离子交换膜，OH－向阳极移动，与Cl2发生反应，离子方程式表示为Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O。 16．电解的应用比较广泛。根据下列电解的应用，回答问题： (1)如图为电解精炼银的示意图，________(填“a”或“b”)极为含有杂质的粗银，若b极有少量红棕色气体生成，则生成该气体的电极反应式为_________________________________。 (2)利用如图装置电解制备LiOH，两电极区电解液分别为LiOH和LiCl溶液。B极区电解液为________(填化学式)溶液，阳极电极反应式为_________，电解过程中Li＋向________(填“A”或“B”)电极迁移。 (3)离子液体是一种室温熔融盐，为非水体系。由有机阳离子、Al2Cl和AlCl组成的离子液体作电解液时，可在钢制品上电镀铝。钢制品应接电源的________极，已知电镀过程中不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应，阴极电极反应式为________。若改用氯化铝水溶液作电解液，则阴极产物为________。 【答案】 (1)a　NO＋2H＋＋e－===NO2↑＋H2O (或NO＋4H＋＋3e－===NO↑＋2H2O、2NO＋O2===2NO2) (2)LiOH　2Cl－－2e－===Cl2↑　B (3)负　4Al2Cl＋3e－===Al＋7AlCl　H2 【解析】 (1)电解精炼银与电解精炼铜原理相似。电解精炼银装置中，含有杂质的粗银作阳极，电解池的阳极与电源的正极相连，则该装置中a极为含有杂质的粗银。该电解池的b极为阴极，阴极上有红棕色气体生成，可知NO被还原为NO2，电极反应式为NO＋2H＋＋e－===NO2↑＋H2O。 (2)根据电解装置图，两电极区电解液分别为LiOH和LiCl溶液，B极区产生H2，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，剩余OH－与Li＋结合生成LiOH，所以B极区电解液为LiOH溶液，B电极为阴极，则A电极为阳极，阳极区电解液为LiCl溶液，电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，电解过程中Li＋向B电极迁移。 (3)在钢制品上电镀铝，故钢制品作阴极，与电源负极相连。由于电镀过程中“不产生其他阳离子且有机阳离子不参与电极反应”，Al元素在熔融盐中以Al2Cl和AlCl形式存在，则电镀过程中阴极电极反应式为4Al2Cl＋3e－===Al＋7AlCl。若电解液改为氯化铝水溶液，水溶液中得电子能力Al3＋<H＋，故阴极上的电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑。 素养提升 17．中学阶段介绍的应用电解法制备物质主要有三种：一是铝的工业制备，二是氯碱工业，三是金属钠的制备。下列关于这三种工业生产的描述中正确的是(　　) A．电解法制金属钠时，阳极反应式：Na＋＋e－===Na B．电解法生产铝时，需对铝土矿进行提纯，在提纯过程中应用了氧化铝或氢氧化铝的两性 C．在氯碱工业中，电解池中的阴极产生的是H2，NaOH在阳极附近产生 D．氯碱工业和金属钠的冶炼都用到了NaCl，在电解时它们的阴极都是Cl－失电子 【答案】B 【解析】A项，阴极反应式为Na＋＋e－===Na，错误；B项，氧化铝和氢氧化铝具有两性，在分离提纯时可用NaOH溶液将其溶解，过滤除去难溶物，再将AlO转化成Al(OH)3，Al(OH)3热分解即得Al2O3，正确；C项，阴极产物为H2和NaOH，阳极产物为Cl2，错误；D项，阳极都是Cl－失电子，错误。 18．氯碱工业的一种节能新工艺是将电解池与燃料电池相结合，相关物料的传输与转化关系如图所示(电极未标出)。下列说法正确的是(　　) A．电解池的阴极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ B．通入空气的电极为负极 C．电解池中产生2 mol Cl2时，理论上燃料电池中消耗0.5 mol O2 D．a、b、c的大小关系为a>b＝c 【答案】A 【解析】题给电解池的阴极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，阳极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，A项正确；题给燃料电池为氢氧燃料电池，通入空气的电极为正极，B项错误；由整个电路中得失电子守恒可知，电解池中产生2 mol Cl2，理论上转移4 mol e－，则燃料电池中消耗1 mol O2，C项错误；题给燃料电池的负极反应式为2H2－4e－＋4OH－===4H2O，正极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，所以a、b、c的大小关系为c>a>b，D项错误。 19．(2026·湖南怀化三模)以不同材料修饰的Pt为电极，一定浓度的NaBr溶液为电解液，采用电解和催化相结合的循环方式，可实现高效制H2和O2，装置如图所示。下列说法错误的是( ) A．电解过程中，Na+向电极a迁移 B．电极b上的电极反应式为Br-+3H2O-6e-=BrO3-+6H+ C．为保持电解液浓度相对稳定，加入的Y为H2O D．若用铅酸蓄电池为电源，理论上消耗98gH2SO4时，此装置中有1 mol X生成 【答案】D 【解析】电极b上Br-发生失电子的氧化反应转化成BrO3-，电极b为阳极，电极反应为Br-+3H2O-6e-=BrO3-+6H+；则电极a为阴极，电极a的电极反应为2H2O+2e-=H2↑＋2OH-；电解总反应式为Br-+3H2OBrO3-＋3H2↑；催化循环阶段BrO3-被还原成Br-循环使用，同时生成O2，实现高效制H2和O2，即Z为O2。A项，电解池中阳离子向阴极迁移，a是阴极，因此Na+向电极a迁移，A正确；B项，由分析可知，电极b上的电极反应式为Br-+3H2O-6e-=BrO3-+6H+，B正确；C项，该过程总反应为水分解制H2和O2，Br-/BrO3-循环使用，反应消耗水，因此加入Y(H2O)可保持电解液浓度稳定，C正确；D项，铅酸蓄电池总反应为：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O，每消耗2molH2SO4转移2mol电子，因此消耗98gH2SO4即1molH2SO4反应时，转移1mol电子；本装置中X为H2，生成1molH2需要转移2mol电子，因此转移mol电子时仅生成0.5molX，D错误；故选D。 20．四甲基氢氧化铵[(CH3)4NOH]常用作电子工业清洗剂，以四甲基氯化铵[(CH3)4NCl]为原料，采用电渗析法合成(CH3)4NOH，其工作原理如图所示(a、b为石墨电极，c、d、e为离子交换膜)，下列说法不正确的是(　　) A．N为正极 B．标准状况下制备0.75NA (CH3)4NOH，a、b两极共产生16.8 L气体 C．c、e均为阳离子交换膜 D．b极电极反应式：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O 【答案】B 【解析】电解后左侧(CH3)4NOH溶液由稀变浓，说明a极发生还原反应，2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，据此判断a为阴极，b为阳极，所以N为正极，故A正确；b极为OH－放电生成O2：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，标准状况下制备0.75NA (CH3)4NOH，需要阴极提供0.75 mol OH－，转移电子0.75 mol，a、b两极共产生( mol＋ mol)×22．4 L·mol－1＝12．6 L气体，故B错误，D正确；(CH3)4NOH溶液由稀变浓，说明(CH3)4N＋穿过c膜，c膜是阳离子交换膜，NaCl溶液由稀变浓，说明Na＋穿过e膜，e膜是阳离子交换膜，故C正确。 21．电渗析法是海水淡化的方法之一，具有选择性离子交换膜交错排列构成的多层式电渗析槽的工作原理如图所示(a、b为不同离子交换膜)。下列有关说法错误的是( ) A．X为淡盐水，Y为浓盐水 B．该方法可得到副产品NaOH C．a为阴离子交换膜，b为阳离子交换膜 D．阴极区电极反应式为2H2O+2e-=H2↑+2OH- 【答案】C 【解析】A项，阳极反应式为2Cl--2e-=Cl2↑，阴极反应式为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，b为阴离子交换膜，a为阳离子交换膜，Na+经过a离子交换膜由左侧移向右侧，Cl-经过b离子交换膜由右侧移向左侧，由于离子交换膜交错排列，所以X为淡盐水，Y为浓盐水，故A正确；B项，电解总反应为2H2O+2NaClCl2↑+H2↑+2NaOH，可得到副产品NaOH，故B正确；C项，据A项分析，b为阴离子交换膜，a为阳离子交换膜，故C错误；D项，阴极区发生还原反应，电极反应式为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，故D正确；故选C。 22．电化学原理在工业生产中发挥着巨大的作用。Na2FeO4是制造高铁电池的重要原料，同时也是一种新型的高效净水剂。在工业上通常利用如图装置生产Na2FeO4，下列说法正确的是( ) A．阳极的电极反应式为Fe+8OH--6e-=FeO42-+4H2O B．右侧的离子交换膜为阳离子交换膜 C．阴极区a%>b% D．阴极产生的气体是氧气 【答案】A 【解析】A项，由图所示，Fe为阳极，故发生氧化反应生成FeO42-，电极反应式为Fe+8OH--6e-=FeO42-+4H2O，A正确；B项，阳极反应消耗阴离子氢氧根离子，向右侧阳极移动，故右侧交换膜为能使阴离子通过的阴离子交换膜，B错误；C项，阴极区水被电解产生H2和OH-，故产出的NaOH浓度变大，a%<b%，C错误；D项，阴极区为水被电解发生还原反应得到电子，生成氢气，D错误；故选A。 23．某二氧化氯复合消毒剂发生器的工作原理如图所示。通电后，产生成分为ClO2、Cl2、O3、H2O2的混合气体甲，被水吸收后可制得具有更强的广谱杀菌灭毒能力的二氧化氯复合消毒剂。下列说法正确的是( ) A．m端为电源正极，隔膜为阴离子交换膜 B．产生ClO2的电极反应式为Cl-+5e-+2H2O=ClO2↑+4H+ C．通电后d口所在极室pH升高，e口排出NaOH溶液 D．标准状况下，b口每收集到2．24 L气体乙，电路中转移电子0.4NA 【答案】C 【解析】左室中氯元素化合价升高，发生氧化反应，为阳极室，故m为电源的正极，n为电源的负极，右室发生还原反应，水放电生成氢气与氢氧根离子，离子交换膜为阳离子交换膜，左室中的钠离子通过离子交换膜进入右室，溶液丙为NaOH溶液。A项，左室中氯元素化合价升高，发生氧化反应，为阳极室，故m为电源的正极，n为电源的负极，右室发生还原反应，水放电生成氢气与氢氧根离子，离子交换膜为阳离子交换膜，故A错误；B项，Cl-转化为ClO2发生氧化反应，应是失去电子，故B错误；C项， 右室是水放电生成氢气与氢氧根离子，右室pH升高，左室中的钠离子通过离子交换膜进入右室，e口排出NaOH溶液，故C正确；D项，标准状况下，b口每收集到2．24 L(0.1mol)气体乙，电路中转移电子0.2NA，故选C。 24．如下图所示的装置，C、D、E、F、X、Y都是惰性电极。将电源接通后，向乙中滴入酚酞溶液在F极附近显红色。则下列说法正确的是( ) A．电源B极是正极 B．(甲)(乙)装置的C、D、E、F电极均有单质生成，其物质的量之比为1：2：2：1 C．欲用(丙)装置给铜镀银，G应该是Ag，电镀液是AgNO3溶液 D．装置(丁)中Y极附近红褐色变深，说明Fe(OH)3胶体带正电荷 【答案】C 【解析】A．根据图片知，该装置是电解池，将电源接通后，向乙中滴入酚酞溶液，在F极附近显红色，说明F极附近有大量氢氧根离子，由此得出F极上氢离子放电生成氢气，所以F极是阴极，则电源B极是负极，A极是正极，A错误；B．甲装置中C电极上氢氧根离子放电生成氧气，D电极上铜离子放电生成铜单质，E电极上氯离子放电生成氯气，F电极上氢离子放电生成氢气，所以甲、乙装置的C、D、E、F电极均有单质生成；生成1mol氧气需要4mol电子，生成1mol铜时需要2mol电子，生成1mol氯气时需要2mol电子，生成1mol氢气时需要2mol子，所以转移相同物质的量的电子时生成单质的物质的量之比为1：2：2：2，B错误；C．若用丙装置给铜镀银，G应该是Ag，H是Cu，电镀液是AgNO3溶液，C正确； D．丁装置中Y电极是阴极，如果Y极附近红褐色变深，说明Fe(OH)3胶粒带正电荷，Fe(OH)3胶体是不带电的，D错误；故选C。 迁移创新 25．(2026·江西南昌三模)2025年诺贝尔化学奖与金属有机框架(MOFs)的研发有关。MOFs材料其中一个用途是可以电催化还原CO2，装置原理如图所示。下列说法错误的是( ) A．电极b上的电极反应式为：CO2+2H++2e-=CO+H2O B．电极a上生成1 mol O2时，理论上可还原1molCO2 C．图上箭头方向代表电子的移动方向 D．电极a接电源的正极 【答案】B 【解析】确定电极类型及反应：电极a：H2O → O2，发生氧化反应，电极反应式为：2H2O-4e-=O2↑＋4H＋，这是阳极反应，电极a应接电源正极。电极b：CO2 → CO，发生还原反应，电极反应式为：CO2+2H++2e-=CO+H2O，这是阴极反应，电极b应接电源负极。A项，电极b上的电极反应式为：CO2+2H++2e-=CO+H2O，根据上述分析，该反应式符合阴极还原过程，且电荷守恒、原子数守恒均成立。A正确；B项，电极a上生成1 mol O2，根据阳极反应式：2H2O-4e-=O2↑＋4H＋，每生成1 mol O2，转移4 mol电子。根据反应式CO2+2H++2e-=CO+H2O ，电极b上，每还原1 mol CO2需要2 mol电子。因此，转移4 mol电子时，可还原2 mol CO2，而不是1 mol CO2，B错误；C项，在电解池中，电子从电源负极经外电路流向阴极(b极)，从阳极(a极)经外电路流向电源正极。图中箭头方向与电子移动方向的描述一致，C正确；D项，电极a是阳极，应接电源正极；电极b是阴极，应接电源负极。根据图示，电极a确实接电源正极，D正确；故选B。 26．(2026·浙江温州市普通高中高三第二次适应性考试)电催化还原硝酸盐生成氨气的原理如图所示，下列说法正确的是( ) A．惰性电极a与电源负极相连 B．离子交换膜为阳离子交换膜 C．从溶液中逸出1molCl2，左室溶液质量减少了71 g D．工作一段时间后，右室溶液pH变小 【答案】B 【解析】首先判断电极：NO3-转化为NH3时，N元素化合价从+5变为-3，得电子发生还原反应，因此惰性电极b为阴极，接电源负极；惰性电极a为阳极，接电源正极。A项，a是阳极，应与电源正极相连，A错误；B项，阳极(a极)反应为2Cl--2e-=Cl2↑ ，左室反应后正电荷过剩，Na+需要迁移到右室(阴极室)平衡电荷，因此离子交换膜为阳离子交换膜，B正确；C项，逸出1molCl2时，转移2mol电子，同时有2molNa+(共46g)从左室迁移到右室，左室溶液总减少质量为71g+46g=117g，C错误；D项，阴极(b极)反应为NO3-+8e-＋6H2O=9OH-+NH3↑，反应生成OH-，右室c(OH-)增大，pH变大，D错误；故选B。 27．Co(H2PO2)2可用于化学镀钴。工业上以金属钴和不锈钢为电极，NaH2PO2溶液为原料按图装置进行电解生产Co(H2PO2)2。 下列说法正确的是( ) A．电源的a电极是正极，M电极是不锈钢 B．膜I、膜III是阳离子交换膜，膜II是阴离子交换膜 C．理论上每生成1 mol Co(H2PO2)2，装置中同时生成标准状况下气体11．2 L D．该装置工作时，M极室溶液的pH减小，N极室溶液pH增大 【答案】B 【解析】以金属钴和不锈钢为电极，以NaH2PO2溶液为原料，采用四室电渗析槽电解法制备次磷酸钴[Co(H2PO2)2]，由图可知：阳极上Co失去电子，变为Co2+进入溶液，Co2+通过膜I进入产品室，而H2PO2-通过膜II由原料室进入产品室，则膜II为阴离子交换膜；在阴极不锈钢上是H2O电离产生H+得到电子生成H2，使附近溶液中c(OH-)增大，Na+通过阳离子膜III进入NaOH溶液中，N极室NaOH溶液浓度增大，据此来解答。A．根据上述分析可知：M为阳极，N为阴极，所以电源的a电极是正极，M电极是Co电极，N为不锈钢电极，A错误；B．根据上述分析可知：膜I、膜III是阳离子交换膜，膜II是阴离子交换膜，B正确；C．根据原子守恒、电子守恒可得关系式：Co~Co2+~2e- ~2H+~H2，所以n(H2)=n(Co)=1 mol，当生成1 molCo(H2PO2)2时，阴极反应产生1 mol H2，其在标准状况下的体积V(H2) =1 mol×22.4 L/mol=22．4 L，C错误；D．该装置工作时，M电极产生的Co2+通过膜I进入产品室， H2PO2-通过膜II进入产品室，M极室溶质、溶剂不消耗，溶液，故溶液的pH不变，二者阴极N上水电离产生H+放电产生H2，使N极室溶剂水减少，n(OH-)增大，故c(OH-)增大，因此M极室溶液的pH不变，N极室溶液pH增大，D错误； 故选B。 28．(2026·河南南阳三模)研究人员开发了一种高效催化剂Co-MOF/MXXene/BiVO4用于高效光电化学水分解，其工作原理是光照射催化剂表面产生电子和“空穴(h+)”，然后，电子和“空穴”启动电解水的反应，如图所示。下列叙述正确的是( ) A．a极发生氧化反应，b极为阳极 B．a极总反应式为4OH-+4h+=O2↑＋2H2O C．每生成1molH2，溶液中增加OH- D．电子由b极经外电路流向a极 【答案】B 【解析】根据装置中物质转化的化合价变化，a极上OH-转化为O2，O元素化合价升高，发生氧化反应，故a极为阳极；b极上H2O转化为H2，H元素化合价降低，发生还原反应，故b极为阴极。a极电极反应为4OH-+4h+=O2↑＋2H2O，b极电极反应为H2O+2e-=H2↑＋2OH-，总反应为2H2O=2H2↑＋O2↑，电子由a极经外电路流向b极。A项，a极发生氧化反应正确，但b极H元素化合价降低发生还原反应，为阴极，A错误； B项，a极上OH-与空穴h+反应生成O2和H2O，配平电极反应式为4OH-+4h+=O2↑＋2H2O，B正确；C项，总反应为水分解生成氢气和氧气，溶液中OH-总量不变，每生成1molH2，b极生成2molOH-的同时a极消耗，溶液中OH-物质的量不变，C错误；D项，电子由阳极a经外电路流向阴极b，D错误；故选 B。 29．燃煤烟气中的NOx、SO2经处理后可被吸收，电化学在相关邻域也有重要应用。 (1)若烟气主要成分为NO、SO2，可通过电解法除去，其原理如图所示。阴极的电极反应式为_______。电解过程得到产物为_______。 (2)若烟气主要成分为NO2、SO2，可通入NaOH溶液将NO2完全转化为NO2-。则NO2、SO2与NaOH反应的离子方程式为_______。 (3)电解法也可除去水中的氨氮，实验室用石墨电极电解一定浓度的(NH4)2SO4与NaCl的酸性混合溶液来进行模拟。 ①电解时，阳极的电极反应式为_______。 电解过程中溶液初始Cl-浓度和pH对氨氮去除速率与能耗(处理一定量氨氮消耗的电能)的影响关系如图1和图2所示。 ②图1中当Cl-浓度较低时、图2中当初始pH达到12时，氨氮去除速率低而能耗高的原因可能是_______；而当Cl-浓度较高时，测得溶液中的NO3-浓度也较高，可能的原因是_______。 (4)肼(N2H4)燃料电池示意图：肼燃料电池中A极发生的电极反应为：_______。 【答案】(1)     NO+5e-+6H+=NH4++H2O     (NH4)2SO4、H2SO4 (2)2NO2+SO2+4OH-=2NO2-+SO42--+2H2O (3)     2Cl--2e-=Cl2↑     阳极可能OH-放电，产生大量氧气，消耗电能     Cl-浓度较高时，产生的Cl2(或HClO)较多，会将NH4+氧化为NO3- (4)N2H4-4e-＋4OH-=N2＋4H2O 【解析】(1)该装置为电解池，阴极连电源的负极，由图可知阴极NO得电子生成NH4+，阴极电极反应式为NO+5e-+6H+=NH4++H2O，阳极SO2失电子，阳极电极反应式为：SO2-2e-+2H2O=SO42-+4H+，产物为(NH4)2SO4、H2SO4； (2)由题知NO2、SO2通入NaOH溶液将NO2完全转化为NO2-，N元素价态由+4价降到+3价，故S元素价态需升高即由SO2生成SO42-，再根据得失电子守恒和元素守恒配平即可得2NO2+SO2+4OH-=2NO2-+SO42--+2H2O； (3)①用石墨电极电解一定浓度的(NH4)2SO4与NaCl的酸性混合溶液，阳极发生氧化反应，Cl-失电子生成氯气，电极反应式为：2Cl--2e-=Cl2↑；②Cl-浓度较低或pH较大时，阳极可能是OH-放电，产生大量氧气，消耗电能，所以氨氮去除速率低而能耗高；Cl-浓度较高时，产生的Cl2(或HClO)较多，会将NH4+氧化为NO3-； (4)肼燃料电池中A极为负极，发生失电子的反应，电极反应式为N2H4-4e-＋4OH-=N2＋4H2O。 学科网(北京)股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $ 第三章 水溶液中的离子反应与平衡 第四章 化学反应与电能 第二节 电解池 第2课时 电解池的应用 课标要点 1．通过对氯碱工业、电镀、电解精炼铜、电冶金等原理的分析，认识电能与化学能之间的能量转化。 2．建立电解应用问题的分析思维模型和电解相关计算的思维模型，加深对电解原理的理解和应用。 学习重难点 重点：重点：理解电解原理以及在生产生活中的应用，电解的有关计算。 难点：理解电解原理及其应用，电极反应式的书写。 知识点 氯碱工业 1．电解饱和食盐水原理的实验探究 (1)实验装置： （2） 原理分析 通电前：溶液中的离子是________________。 通电后： 移向阳极的离子是________，________比________容易失去电子，被氧化成________。 移向阴极的离子是________，________比________容易得到电子，被还原成________。其中H＋是由水电离产生的。 (3)电极方程式 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑(________反应)。 阴极：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－(________反应)。 总反应：2NaCl＋2H2O________________ 离子方程式为2Cl－＋2H2O________________。 2．氯碱工业 工业生产中，电解饱和食盐水的反应在离子交换膜电解槽中进行。 (1)阳离子交换膜电解槽 (2)阳离子交换膜的作用：只允许________等阳离子通过，不允许________、________等阴离子及气体分子通过，可以防止阴极产生的氢气与阳极产生的氯气混合发生爆炸，也能避免氯气与阴极产生的氢氧化钠反应而影响氢氧化钠的产量。 3．氯碱工业产品及其应用 (1)氯碱工业产品主要有NaOH、Cl2、H2、盐酸、含氯漂白剂。 (2)电解饱和食盐水为原理的氯碱工业产品在有机合成、造纸、玻璃、肥皂、纺织、印染、农药、金属冶炼等领域中广泛应用。 特别提醒 1．电解饱和食盐水原理装置中交换膜为阳离子交换膜。 2．氯碱工业所用的饱和食盐水需要精制，除去NaCl中混有的Ca2＋、Mg2＋、SO。 随学随练 1．氯碱工业用离子交换膜法电解饱和食盐水，装置示意图如图。下列说法错误的是( ) A．a为阳极，发生氧化反应生成氯气 B．b极的电极反应式为2H2O+2e-=H2↑+2OH- C．电解时，Na+穿过离子交换膜进入阳极室 D．饱和食盐水从c处进入，淡盐水从d处流出 2．氯碱工业中电解饱和食盐水的原理如图所示，下列有关说法不正确的是( ) A．能通过离子交换膜 B．产品溶液从口导出 C．从口补充饱和溶液 D．用盐酸控制阳极区溶液的在2～3，有利于氯气的逸出 知识点 电镀 1．概念 应用________原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或________的方法 2．装置 3．工作原理 电镀时，一般用含镀层金属阳离子的溶液做电镀液，把待镀的金属制品浸入电镀液中，与直流电源的负极相连，作为阴极；把镀层金属作为阳极，与直流电源的正极相连，通入低压直流电，阳________溶解，成为铜离子，移向阴极，________在阴极获得电子被还原成________，覆盖在待镀金属表面。 4．电极方程式 阳极(镀层金属)：________________ 阴极(待镀金属)：________________ 特别提醒 1．电镀装置的构成，一般用镀件做阴极，镀层金属做阳极，含有镀层金属离子的盐溶液做电镀液。 2．在反应过程中，电镀液的离子浓度不变。 随学随练 1．若在铜片上镀银，下列叙述正确的是( ) ①将铜片接在电源的正极上 ②将银片接在电源的正极上 ③在铜片上发生的反应是Ag＋＋e-= Ag ④在银片上发生的反应是4OH--4e-= O2↑＋2H2O ⑤需用硫酸铜溶液为电镀液 ⑥需用硝酸银溶液为电镀液 A．①③⑥ B．②③⑥ C．①④⑤ D．②③④⑥ 2．铁制品镀铜的电镀装置如下图所示，下列说法中不正确的是( ) 资料：Cu2++4NH3[Cu(NH3)4]2+ A．铜片接电源的正极 B．电镀过程中SO42-向阳极移动 C．随铜单质析出电解质溶液中c(Cu2+)减小 D．加入氨水后可使铜缓慢析出，镀层更致密 知识点 电解精炼铜(重点) 1．概念 利用________________提取纯金属的技术。其基本原理是通过电解过程，利用不同元素在阳极________或阴极________难易程度的差异，从而提取纯金属。 2．装置： 3．工作原理 粗铜中往往含有锌、铁、镍、金等多种金属，当含杂质的铜在阳极不断溶解时，位于金属活动性顺序中铜以前的金属杂质如Zn、Fe、Ni等，也会同时失去电子，如Zn-2e-=Zn2+、Fe-2e-=Fe2+、Ni-2e-=Ni2+,但是它们的阳离子比Cu2+难还原，所以________________并不在阴极获得电子析出，而只是留在电解质溶液里。而位于金属活动性顺序中铜之后的金属如银、金等金属杂质，因为银、金的失电子能力比铜弱，难以在阳极失去电子变成阳离子，所以以金属单质的形式沉积在电解槽底部，形成阳极泥(阳极泥可作为提炼________等费重金属的原料)。 4．电极方程式 阳极(粗铜)：________________、Zn－2e－===Zn2＋、Fe-2e-=Fe2+、Ni-2e-=Ni2+等 阴极(精铜)：________________ 特别提醒 1．电解精炼铜时，阳极质量减小，阴极质量增加，溶液中的Cu2＋浓度减小。粗铜中不活泼的杂质(金属活动性顺序中位于铜之后的银、金等)，在阳极难以失去电子，当阳极上的铜失去电子变成离子之后，它们以金属单质的形式沉积于电解槽的底部，成为阳极泥。 2．在反应过程中，电镀液的离子浓度变小。 随学随练 1．(2026·广东汕头高二期末)粗铜含锌、铁、镍、银、Pt、金等杂质，工业可用如图原理电解精炼铜，以下说法不正确的是( ) A．阳极材料是粗铜，只发生Cu-2e-=Cu2+ B．阴极材料是精铜，只发生 Cu2++2e-=Cu C．SO42-离子在电解过程中向阳极移动 D．电解质溶液中Cu2+浓度减小，AU、Ag、Pt等金属沉积形成阳极泥 2．粗铜中含有锌、铁、金、银等杂质，通过电解法将其精炼，下列说法不正确的是( ) A．粗铜与电源的正极相连发生氧化反应：Cu-2e－= Cu2+ B．精铜作为阴极材料，不参与电极反应，电解过程中逐渐变粗 C．用CuSO4作电解质溶液，电解过程中CuSO4溶液浓度略减小 D．锌、铁、金、银等杂质沉积在阳极周围，成为阳极泥 知识点 电冶金 ____________、Mg、Al等活泼金属，很难用还原剂从它们的化合物中还原得到单质，因此必须通过电解熔融的化合物的方法得到。 电解冶炼 冶炼钠 冶炼镁 冶炼铝 电极反应 阳极：2Cl－－2e－===____ 阴极：2Na＋＋2e－===____ 阳极：2Cl－2e－===____ 阴极：Mg2＋＋2e－===____ 阳极：6O2－－12e－===____ 阴极：4Al3＋＋12e－===____ 总反应 2NaCl(熔融)________ MgCl2(熔融)________ 2Al2O3(熔融)________ 特别提醒 电解熔融MgCl2冶炼镁，而不能电解MgO冶炼镁，是因为MgO的熔点很高；电解熔融Al2O3冶炼铝，而不能电解AlCl3冶炼铝，是因为AlCl3是共价化合物，其熔融态不导电。 随学随练 1．在冶金工业中，常用电解法得到钠、镁、铝等金属，其原因是(　　) A．都是轻金属 B．都是活泼金属 C．成本低廉 D．这些金属的化合物熔点较低 2．21世纪是钛的世纪，在800～1 000 ℃时电解TiO2可制得钛，装置如图所示，下列叙述正确的是(　　) A．a为电源的正极 B．石墨电极上发生还原反应 C．阴极发生的反应为TiO2＋4e－===Ti＋2O2－ D．每生成0.1 mol Ti，转移0.2 mol电子 拓展 原电池、电解池、电镀池的比较 活学活用 1．下列图示中关于铜电极的连接错误的是( ) A．铜锌原电池 B．电解精炼铜 C．在镀件上镀铜 D．电解氯化铜溶液 2．关于如图所示各装置的叙述中，正确的是( ) A．图1是原电池，总反应是：Cu＋2Fe3＋=Cu2＋＋2Fe2＋ B．图2通电一段时间后石墨I电极附近溶液红褐色加深(已知氢氧化铁胶粒带正电荷) C．若用图3精炼铜，则d极为纯铜，电子迁移方向为b→d→c→a D．若用图4电镀，M为CuSO4溶液，可以实现在铁上镀铜 3．关于如图所示装置的叙述正确的是( ) A．甲乙装置中的锌片都作负极 B．甲乙装置中的溶液内的 H+在铜片上被还原 C．甲乙装置中锌片上发生的反应都是还原反应 D．甲装置中铜片上有气泡生成，乙装置中的铜片质量减小 拓展 利用电解原理进行物质的制备、分离和提纯以及污染的治理 1．物质的制备(电解合成) (1)氯碱工业(制备Cl₂、H₂、NaOH) (2)电解熔融氯化钠制备金属钠 (3)电解熔融氧化铝制备金属铝* 2．物质的分离与提纯 (1)电解精炼铜 (2)海水淡化 3．污染的治理(电解法处理废水) (1)含氰废水处理 原理：阳极氧化CN⁻为CO₂和N₂ (2)重金属离子回收(如Cu²⁺、Cr⁶⁺) 阴极还原： Cr₂O₇²⁻ + 14H⁺ + 6e⁻ = 2Cr³⁺ + 7H₂O(还原为低毒性Cr³⁺) Cu²⁺ + 2e⁻ = Cu(沉积回收金属) 阳极氧化：降解有机物或产生Cl₂辅助消毒。 (3)有机废水处理 电化学氧化：阳极直接氧化有机物，或产生强氧化剂。 4．关键注意事项 (1)电极材料选择 惰性电极(石墨、铂)：用于离子放电。 活性电极(Cu、Ag)：参与反应(精炼、电镀)。 (2)离子交换膜作用： 防止产物混合(如氯碱工业中阻止Cl₂与NaOH反应)。 (3)能耗控制： 降低槽电压、提高电流效率(如加入Na₃AlF₆降低Al₂O₃熔点)。 (4)安全与环保： 处理含氯废气(用NaOH吸收)； 避免阳极产生有毒物质(如Cr⁶⁺需完全还原)。 活学活用 1．电解法制备Na2FeO4的工作原理如图所示。下列说法正确的是( ) A．M为电源的负极 B．阳极上的电极反应式为Fe-6e-+4H2O=FeO42-+8H+ C．阴离子交换膜应能允许OH-通过而能阻止FeO42-的扩散 D．理论上每转移0.1mole-，阴极上会产生1.12L气体 2．(2026·浙江省金丽衢十二校高三一模)用如图所示的新型电池可以处理含CN-的碱性废水，同时可以淡化海水(主要成分为NaCl，含有Na2SO4等杂质)。下列说法不正确的是( ) A．交换膜II为阳离子交换膜 B．电池工作一段时间后，右室溶液的pH增大 C．a极电极反应式：2CN-+6H2O-10e-=2CO32-+N2↑＋12H+ D．若除去废水中52 gCN-，可同时除去海水中NaCl的质量小于585 g 3．工业废气、汽车尾气排放出的SO2、NOx等，是形成雾霾的重要因素。霾是由空气中的灰尘、硫酸、硝酸、有机碳氢化合物等粒子形成的烟雾。烟气中的SO2可以用NaOH溶液吸收，将所得的Na2SO3溶液进行电解，可循环再生NaOH，同时得到H2SO4，其原理如下图所示。(电极材料为石墨) (1)用NaOH溶液吸收SO2发生的主要反应的离子方程式为 。 (2)图中，交换膜I应为 (填“阳离子”或“阴离子”)交换膜。 (3)当有1mol Na＋通过阳离子交换膜时，a极生成气体 L(标准状况)。 (4)SO32-放电的电极反应式为 。 (5)通电开始后，阴极附近溶液pH会增大，请简述原因： 。 题型 氯碱工业 ▌例1 (2026·四川眉山高二期末)氯碱工业是高耗能产业，一种将电解池与燃料电池相组合的新工艺节能超过30%。在这种工艺设计中，相关物料的传输与转化如图所示，其中的电极未标出，所用的离子交换膜都只允许阳离子通过，下列说法错误的是( ) A．X、Y分别为Cl2、H2 B．燃料电池B中负极的电极反应式为：H2－2e-＋2OH-=2H2O C．a% >b% D．每产生标准状况下22.4 L X气体，理论上消耗0.5molO2 解题贴士 氯碱工业应使用阳离子交换膜。阳离子交换膜只允许阳离子(Na＋)通过，而阻止阴离子(Cl－、OH－)和气体分子(Cl2)通过，这样既能防止H2和Cl2混合发生爆炸，又能避免Cl2和NaOH溶液反应生成NaClO而影响烧碱的质量；氯碱工业所用的饱和食盐水需要精制，除去NaCl中混有的Ca2＋、Mg2＋、SO。 ▌对点练1-1 氯碱工业用离子交换膜法电解饱和食盐水，装置示意图如图。下列说法错误的是( ) A．a为阳极，发生氧化反应生成氯气 B．b极的电极反应式为2H2O+2e-=H2↑+2OH- C．电解时，Na+穿过离子交换膜进入阴极室 D．饱和食盐水从c处进入，淡盐水从e处流出 ▌对点练1-2 氯碱工业的原理如图所示，下列说法中不正确的是( ) A．电极a接电源的正极 B．电极b上电极反应为：2H2O+2e-=H2↑+2OH- C．Na+透过阳离子交换膜由左向右移动 D．总离子反应为：2Cl-+2H+H2↑+Cl2↑ 题型 电镀与电解精炼铜 ▌例2 电解的应用比较广泛。根据下列电解的应用，回答问题： (1)如图为电解精炼银的示意图，________(填“a”或“b”)极为含有杂质的粗银，若b极有少量红棕色气体生成，则生成该气体的电极反应式为_______________________。 (2)以铝材为阳极，在H2SO4溶液中电解，铝材表面形成氧化膜，阳极电极反应式为_______________。 (3)若想在铁上镀铝，则铁应该作 极。 ①若用AlCl3水溶液作电解液， (“能”或“不能”)实现铁上镀铝？为什么 。 ②离子液体是一种室温熔融盐，为非水体系。由有机阳离子、Al2Cl和AlCl组成的离子液体作电解液时，可在钢制品上电镀铝。已知电镀过程中不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应，阴极电极反应式________________________，阳极电极反应式为 。 解题贴士 1．电镀时，阳极(镀层金属)失去电子的数目与阴极镀层金属离子得到电子的数目相等，因此电镀液中电解质的浓度保持不变。 2．电解精炼铜，粗铜中含有的Zn、Fe、Ni等活泼金属失去电子，变成金属阳离子进入溶液，其他活泼性弱于铜的杂质以阳极泥的形式沉积。电解过程中电解质溶液中的Cu2＋浓度会逐渐减小。 ▌对点练2-1 火法炼铜得到的粗铜中含多种杂质(如锌、金和银等)，其性能远不能达到电气工业的要求，工业上常使用电解精炼法将粗铜提纯。在电解精炼时(　　) A．粗铜接电源负极 B．纯铜作阳极 C．杂质都将以单质形式沉积到池底 D．纯铜片增重2.56 g，电路中通过电子为0.08 mol ▌对点练2-2 金属镍有广泛的用途。粗镍中含有少量铁、锌、铜、铂等杂质，可用电解法制备高纯度的镍，下列叙述正确的是(已知：氧化性：Fe2＋<Ni2＋<Cu2＋)(　　) A．阳极发生还原反应，其电极反应式：Ni2＋＋2e－===Ni B．电解过程中，阳极质量的减少与阴极质量的增加相等 C．电解后，溶液中存在的金属阳离子只有Fe2＋和Zn2＋ D．电解后，电解槽底部的阳极泥中有铜和铂，没有锌、铁、镍 基础通关 1．海水提镁的最后一步是将氯化镁电解获取金属镁，下列有关该电解过程的叙述中，正确的是(　　) A．两个电极必须都用惰性电极 B．阳极可以用金属电极，阴极必须是惰性电极 C．电解熔融状态的氯化镁 D．电解氯化镁的水溶液 2．关于镀铜和电解精炼铜，下列说法中正确的是(　　) A．都用粗铜作阳极、纯铜作阴极 B．电解液的成分都保持不变 C．阳极反应都只有Cu－2e－===Cu2＋ D．阴极反应都只有Cu2＋＋2e－===Cu 3．欲在金属表面镀银，应把镀件挂在电镀池的阴极。下列各组中，选用的阳极金属和电镀液均正确的是(　　) A．Ag和AgCl溶液 B．Ag和AgNO3溶液 C．Pt和Ag2CO3溶液 D．Pt和Ag2SO4溶液 4．利用如图所示装置可以在铜牌表面电镀一层银。下列有关说法正确的是(　　) A．通电后，Ag＋向阳极移动 B．银片与电源负极相连 C．该电解池的阴极反应可表示为Ag＋＋e－===Ag D．当电镀一段时间后，将电源反接，铜牌可恢复如初 5．利用电解法可将含有Fe、Zn、Ag、Pt等杂质的粗铜提纯，下列叙述正确的是(　　) A．电解时以纯铜作阳极 B．电解时阴极发生氧化反应 C．粗铜连接电源负极，其电极反应式是Cu－2e－===Cu2＋ D．电解后，电解槽底部会形成含少量Ag、Pt等金属的阳极泥 6．用含少量银和锌的粗铜作阳极，纯铜片作阴极，CuSO4溶液作电解液，电解一段时间后，阳极质量减少了x g，则下列说法错误的是 (　　) A．两极得失电子相等 B．阳极溶解的金属的物质的量之和等于析出的铜的物质的量 C．阴极质量增加b g，b<x D．阳极质量减少的x g为锌和铜的质量 7．电解法将粗Cu(含Zn、Fe、Ag、Pt等杂质)精炼纯Cu的装置图如下所示，下列叙述中错误的是( ) A．a是粗Cu，作阳极，发生氧化反应 B．电解时，b极上的电极反应为 C．电解时，外电路每通过0.2 mol电子，阳极上减小的Cu为6.4 g D．电解后，电解槽底部的阳极泥中含有少量Ag、Pt等金属 8．如图是工业电解饱和食盐水的装置示意图，下列有关说法中不正确的是(　　) A．装置中出口①处的物质是氯气，出口②处的物质是氢气 B．该离子交换膜只能让阳离子通过，不能让阴离子通过 C．装置中发生反应的离子方程式为Cl－＋2H＋Cl2↑＋H2↑ D．该装置是将电能转化为化学能 9．如图甲为锌铜原电池装置，乙为电解熔融氯化钠装置。则下列说法正确的是(　　) A．甲装置中锌为负极，发生还原反应，铜为正极，发生氧化反应 B．甲装置盐桥的作用是使反应过程中ZnSO4溶液和CuSO4溶液保持电中性 C．乙装置中铁极的电极反应式为2Na－2e－===2Na＋ D．乙装置中B是氯气出口，A是钠出口 10．模拟铁制品镀铜的装置如图，下列说法正确的是( ) A．a电极为铁制品 B．可用CuSO4溶液作电镀液 C．b电极上发生氧化反应 D．电镀过程中，理论上溶液中Cu2+浓度不断减小 11．有关电解池的应用，下列叙述错误的是( ) A．使用阳离子交换膜工业电解饱和食盐水时，阴极区获得烧碱溶液和氧气 B．电解精炼铜时外电路通过2mole-，阳极质量减少64g C．以硫酸铜溶液为电镀液，在铁件上镀铜的过程中，硫酸铜溶液的浓度保持不变 D．工业上用石墨电极电解熔融Al2O3 冶炼铝时，阳极因被氧气氧化需定期更换 12．电解原理具有广泛的应用。下列装置不正确的是( ) A．用装置甲制取和溶液 B．用装置乙在金属制品表面镀银 C．用装置丙电解精炼粗铜 D．用装置丁制取 13．模拟工业上电解法制备烧碱的原理，设计的电解装置如图所示。下列说法正确的是( ) A．用湿润的KI淀粉试纸可检验阴极产物 B．离子交换膜可以避免氯气与碱反应 C．阳极反应式为2H2O+2e-=H2↑+2OH- D．生成22.4LH2理论上有2molNa+迁移 14．如图所示，甲、乙为相互串联的两个电解池。 (1)甲池若为用电解原理精炼铜的装置，则A极为________极，电极材料是________________，电极反应式为________，电解质溶液可以是_________________________________________。 (2)乙池中铁极的电极反应为__________________。 (3)若将乙池中的石墨电极改为银电极，则乙池为______________装置，电解一段时间后，溶液的浓度______________。 15．工业电解饱和食盐水制烧碱时须阻止OH－移向阳极，目前采用阳离子交换膜将两极溶液分开(如图)(F处加少量NaOH以增加溶液导电性)。 (1)C、D分别是直流电源的两电极，C是电源________极，D是电源________极。 (2)电解一段时间后，________由A口导出，________由B口导出。阴极附近碱性增强的原因是(用电离方程式及电极反应式表示)____________________________________________。 (3)若不采用阳离子交换膜，OH－向阳极移动，发生的反应可用离子方程式表示为___________ ______________________________________________________________________________。 16．电解的应用比较广泛。根据下列电解的应用，回答问题： (1)如图为电解精炼银的示意图，________(填“a”或“b”)极为含有杂质的粗银，若b极有少量红棕色气体生成，则生成该气体的电极反应式为_________________________________。 (2)利用如图装置电解制备LiOH，两电极区电解液分别为LiOH和LiCl溶液。B极区电解液为________(填化学式)溶液，阳极电极反应式为_________，电解过程中Li＋向________(填“A”或“B”)电极迁移。 (3)离子液体是一种室温熔融盐，为非水体系。由有机阳离子、Al2Cl和AlCl组成的离子液体作电解液时，可在钢制品上电镀铝。钢制品应接电源的________极，已知电镀过程中不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应，阴极电极反应式为________。若改用氯化铝水溶液作电解液，则阴极产物为________。 素养提升 17．中学阶段介绍的应用电解法制备物质主要有三种：一是铝的工业制备，二是氯碱工业，三是金属钠的制备。下列关于这三种工业生产的描述中正确的是(　　) A．电解法制金属钠时，阳极反应式：Na＋＋e－===Na B．电解法生产铝时，需对铝土矿进行提纯，在提纯过程中应用了氧化铝或氢氧化铝的两性 C．在氯碱工业中，电解池中的阴极产生的是H2，NaOH在阳极附近产生 D．氯碱工业和金属钠的冶炼都用到了NaCl，在电解时它们的阴极都是Cl－失电子 18．氯碱工业的一种节能新工艺是将电解池与燃料电池相结合，相关物料的传输与转化关系如图所示(电极未标出)。下列说法正确的是(　　) A．电解池的阴极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ B．通入空气的电极为负极 C．电解池中产生2 mol Cl2时，理论上燃料电池中消耗0.5 mol O2 D．a、b、c的大小关系为a>b＝c 19．(2026·湖南怀化三模)以不同材料修饰的Pt为电极，一定浓度的NaBr溶液为电解液，采用电解和催化相结合的循环方式，可实现高效制H2和O2，装置如图所示。下列说法错误的是( ) A．电解过程中，Na+向电极a迁移 B．电极b上的电极反应式为Br-+3H2O-6e-=BrO3-+6H+ C．为保持电解液浓度相对稳定，加入的Y为H2O D．若用铅酸蓄电池为电源，理论上消耗98gH2SO4时，此装置中有1 mol X生成 20．四甲基氢氧化铵[(CH3)4NOH]常用作电子工业清洗剂，以四甲基氯化铵[(CH3)4NCl]为原料，采用电渗析法合成(CH3)4NOH，其工作原理如图所示(a、b为石墨电极，c、d、e为离子交换膜)，下列说法不正确的是(　　) A．N为正极 B．标准状况下制备0.75NA (CH3)4NOH，a、b两极共产生16.8 L气体 C．c、e均为阳离子交换膜 D．b极电极反应式：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O 21．电渗析法是海水淡化的方法之一，具有选择性离子交换膜交错排列构成的多层式电渗析槽的工作原理如图所示(a、b为不同离子交换膜)。下列有关说法错误的是( ) A．X为淡盐水，Y为浓盐水 B．该方法可得到副产品NaOH C．a为阴离子交换膜，b为阳离子交换膜 D．阴极区电极反应式为2H2O+2e-=H2↑+2OH- 22．电化学原理在工业生产中发挥着巨大的作用。Na2FeO4是制造高铁电池的重要原料，同时也是一种新型的高效净水剂。在工业上通常利用如图装置生产Na2FeO4，下列说法正确的是( ) A．阳极的电极反应式为Fe+8OH--6e-=FeO42-+4H2O B．右侧的离子交换膜为阳离子交换膜 C．阴极区a%>b% D．阴极产生的气体是氧气 23．某二氧化氯复合消毒剂发生器的工作原理如图所示。通电后，产生成分为ClO2、Cl2、O3、H2O2的混合气体甲，被水吸收后可制得具有更强的广谱杀菌灭毒能力的二氧化氯复合消毒剂。下列说法正确的是( ) A．m端为电源正极，隔膜为阴离子交换膜 B．产生ClO2的电极反应式为Cl-+5e-+2H2O=ClO2↑+4H+ C．通电后d口所在极室pH升高，e口排出NaOH溶液 D．标准状况下，b口每收集到2．24 L气体乙，电路中转移电子0.4NA 24．如下图所示的装置，C、D、E、F、X、Y都是惰性电极。将电源接通后，向乙中滴入酚酞溶液在F极附近显红色。则下列说法正确的是( ) A．电源B极是正极 B．(甲)(乙)装置的C、D、E、F电极均有单质生成，其物质的量之比为1：2：2：1 C．欲用(丙)装置给铜镀银，G应该是Ag，电镀液是AgNO3溶液 D．装置(丁)中Y极附近红褐色变深，说明Fe(OH)3胶体带正电荷 迁移创新 25．(2026·江西南昌三模)2025年诺贝尔化学奖与金属有机框架(MOFs)的研发有关。MOFs材料其中一个用途是可以电催化还原CO2，装置原理如图所示。下列说法错误的是( ) A．电极b上的电极反应式为：CO2+2H++2e-=CO+H2O B．电极a上生成1 mol O2时，理论上可还原1molCO2 C．图上箭头方向代表电子的移动方向 D．电极a接电源的正极 26．(2026·浙江温州市普通高中高三第二次适应性考试)电催化还原硝酸盐生成氨气的原理如图所示，下列说法正确的是( ) A．惰性电极a与电源负极相连 B．离子交换膜为阳离子交换膜 C．从溶液中逸出1molCl2，左室溶液质量减少了71 g D．工作一段时间后，右室溶液pH变小 27．Co(H2PO2)2可用于化学镀钴。工业上以金属钴和不锈钢为电极，NaH2PO2溶液为原料按图装置进行电解生产Co(H2PO2)2。 下列说法正确的是( ) A．电源的a电极是正极，M电极是不锈钢 B．膜I、膜III是阳离子交换膜，膜II是阴离子交换膜 C．理论上每生成1 mol Co(H2PO2)2，装置中同时生成标准状况下气体11．2 L D．该装置工作时，M极室溶液的pH减小，N极室溶液pH增大 28．(2026·河南南阳三模)研究人员开发了一种高效催化剂Co-MOF/MXXene/BiVO4用于高效光电化学水分解，其工作原理是光照射催化剂表面产生电子和“空穴(h+)”，然后，电子和“空穴”启动电解水的反应，如图所示。下列叙述正确的是( ) A．a极发生氧化反应，b极为阳极 B．a极总反应式为4OH-+4h+=O2↑＋2H2O C．每生成1molH2，溶液中增加OH- D．电子由b极经外电路流向a极 29．燃煤烟气中的NOx、SO2经处理后可被吸收，电化学在相关邻域也有重要应用。 (1)若烟气主要成分为NO、SO2，可通过电解法除去，其原理如图所示。阴极的电极反应式为_______。电解过程得到产物为_______。 (2)若烟气主要成分为NO2、SO2，可通入NaOH溶液将NO2完全转化为NO2-。则NO2、SO2与NaOH反应的离子方程式为_______。 (3)电解法也可除去水中的氨氮，实验室用石墨电极电解一定浓度的(NH4)2SO4与NaCl的酸性混合溶液来进行模拟。 ①电解时，阳极的电极反应式为_______。 电解过程中溶液初始Cl-浓度和pH对氨氮去除速率与能耗(处理一定量氨氮消耗的电能)的影响关系如图1和图2所示。 ②图1中当Cl-浓度较低时、图2中当初始pH达到12时，氨氮去除速率低而能耗高的原因可能是_______；而当Cl-浓度较高时，测得溶液中的NO3-浓度也较高，可能的原因是_______。 (4)肼(N2H4)燃料电池示意图：肼燃料电池中A极发生的电极反应为：_______。 学科网(北京)股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $